Équipe
COBIF
Responsable d’équipe : Cau Elise
La plupart des fonctions biologiques sont organisées selon un rythme proche de 24 heures appelé rythme circadien. Une mauvaise régulation de ces rythmes (due à des causes génétiques ou au travail en horaires décalés) est à l’origine de nombreuse pathologies (pathologies du sommeil et du métabolisme, maladies cardiovasculaires, dépressions et cancers). Le rythme circadien est régulé dans chaque cellule par une boucle de transcription/traduction : l’horloge moléculaire. Les rythmes circadiens ont beaucoup été étudiés chez des espèces nocturnes et peu chez les espèces diurnes alors que des différences dans les phases des horloges moléculaires ont été mises en évidence entre les deux types d’organismes. Nous étudions le rythme circadien chez un vertébré diurne : le poisson zèbre qui a émergé comme un modèle de choix en chronobiologie.
En utilisant la forme larvaire de cet organisme, nous étudions l’activité et la régulation de l’horloge circadienne dans deux contextes : 1) la croissance/spécification de l’embryon de poisson zèbre 2) le circuit neuronal locomoteur. Ces deux contextes différents nous permettrons de comprendre la diversité des modes d’action du système circadien. Nous développons une lignée rapportrice de l’horloge moléculaire et un pipeline d’analyse d’images qui sera utilisé dans les deux projets.
Projet 1
– L’altération du rythme circadien soit du fait de mutations, soit du fait du travail en horaires décalés est une cause de cancer. Une partie des effets néfastes des perturbations circadiennes sur la santé vient du fait que les gènes de l’horloge circadienne contrôlent ceux du cycle cellulaire et ceci à plusieurs étapes. Ainsi, le cycle cellulaire et l’horloge circadienne sont synchrones dans les tissus sains mais désynchronisés dans les tissus cancéreux. La synchronization de ces deux oscillateurs a aussi été décrite chez le zébrafish, à partir du quatrième jour de développement et chez l’adulte.
– Comme le cycle cellulaire dure moins de 24 heures chez l’embryon de poisson à un jour de développement, nous voulons comprendre si une autre forme de synchronization existe (par exemple avec un rythme régulier de 3 cycles cellulaires pour un cycle circadien ou des checkpoints du cycle qui ne seraient effectués qu’au moment de l’expression de certains gènes de l’horloge). Nous analyserons aussi quand la synchronisation ‘un cycle pour un cycle’ apparait au cours du développement.
– En parallèle, nous analyserons comment l’horloge circadienne contribue à la croissance et à la spécification des identités cellulaires chez le jeune poisson zèbre en utilisant des conditions d’illumination qui perturbent l’horloge circadienne et des mutants spécifiques pour des gènes de l’horloge.
Projet 2
L’activité locomotrice cycle de manière quantitative durant la journée (avec plus d’activité le jour chez les espèces diurnes). Chez la larve de poisson zèbre, ce rythme est toujours présent en absence d’œil fonctionnel mais est perturbé lorsque l’on altère la fonction de l’horloge moléculaire dans des cellules particulières de la glande pinéale. Nous avons obtenu des résultats suggérant que la glande pinéale est connectée synaptiquement au circuit locomoteur.
Nous explorerons le rôle de la glande pinéale dans le contrôle quantitatif de l’activité locomotrice et analyserons parmi ses actions lesquelles sont médiées par un circuit neuronal et lesquelles sont médiées par la secrétion nocturne de mélatonine.
– En parallèle, en collaboration avec Claire Wyart (ICM, Paris), nous investiguons le rôle du système circadien et plus particulièrement de la glande pinéale sur des aspects qualitatifs de la locomotion (type de mouvements et caractéristiques de la navigation à plus longue échelle).
– Enfin, en utilisant la lignée transgénique rapportrice de l’horloge moléculaire, nous analyserons si la glande pinéale synchronise les horloges moléculaires à l’intérieur des neurones du circuit locomoteur.
– L’ensemble de ce projet contribuera à notre compréhension des mécanismes intervenant dans les maladies associant problèmes moteurs et problèmes circadiens comme la maladie de Parkinson et le syndrome des jambes sans repos.
– Chaigne C, Sapède D, Cousin X, Sanchou L, Blader P, Cau E (2024) . Contribution of the eye and of opn4xa function to circadian photoentrainment in the diurnal zebrafish. PLoS Genet.
– Sapède D, Chaigne C, Blader P, Cau E (2020) Functional heterogeneity in the pineal projection neurons of zebrafish. Mol Cell Neurosci.
– Cau E. Ronsin B., Bessière L. and Blader P. (2019) A Notch-mediated, temporal asymmetry in BMP pathway activation promotes photoreceptor subtype diversification. PloS Biol.
– Sapède D, Cau E (2013). The pineal gland from development to function. Curr Top Dev Biol. (invited review)
– Quillien, A., Blanco-Sanchez, B., Halluin, C., Moore, J. C., Lawson, N., Blader, P. and Cau, E(2011) BMP signalling orchestrates photoreceptor specification in the zebrafish pineal gland in collaboration with Notch. Development.
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– Cau. E. , Quillien, A *. and Blader, P (2008). Notch resolves mixed neural identities in the zebrafish epiphysis. Development.
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